RANCANGAN ANALISIS TANAMAN TOMAT DENGAN PENGOLAHAN CITRA UNTUK SISTEM FERTIGASI OTOMATIS SKRIPSI

Transkripsi

1 RANCANGAN ANALISIS TANAMAN TOMAT DENGAN PENGOLAHAN CITRA UNTUK SISTEM FERTIGASI OTOMATIS SKRIPSI Oleh : ANDI WIBOWO F DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

2 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR RANCANGAN ANALISIS TANAMAN TOMAT DENGAN PENGOLAHAN CITRA UNTUK SISTEM FERTIGASI OTOMATIS SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : ANDI WIBOWO F Dilahirkan pada tanggal 17 Februari 1988 di Kota Pontianak, Kalimantan Barat Tanggal Lulus : Bogor, September 2009 Menyetujui, Dr. Ir. Usman Ahmad, M.Agr Dosen Pembimbing Mengetahui, Dr. Ir. Desrial, M.Eng Ketua Departemen Teknik Pertanian

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah- Nya, Penulis dapat menyelesaikan skripsi penelitian yang berjudul Rancangan Analisis Tanaman Tomat dengan Pengolahan Citra untuk Sistem Fertigasi Otomatis. Penulis ucapkan terima kasih kepada: 1. Dr. Ir. Usman Ahmad, M.Agr sebagai staf pengajar pada Departemen Teknik Pertanian FATETA IPB serta sebagai dosen pembimbing akademik sekaligus dosen penguji yang memberi ide dan saran tentang penelitian ini. 2. Dr. Ir. I Wayan Astika, M.Si sebagai dosen penguji yang telah memberikan saran untuk perbaikan substansi dari skripsi ini. 3. Prof. Dr. Ir. Atjeng M. Syarief, MSAE sebagai dosen penguji yang telah memberikan saran untuk perbaikan substansi dari skripsi ini. 4. Ayahanda Ir. Sigit Sapto Wibowo, M.Sc, Ibunda Hermawati Handayani, Adikku Ria Wibowo. Yang mendampingi langsung saat menyelesaikan skripsi Wina Faradina Kusumawardhani serta keluarga yang tidak hentihentinya membantu Penulis dalam menyelesaikan skripsi ini, dan pihakpihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. 5. Tanoto Foundation yang mensponsori kegiatan belajar Penulis sampai melakukan penelitian ini. 6. Teman-teman seperjuangan Teknik Pertanian Angkatan 42. Tentu saja terdapat begitu banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini, untuk itu Penulis mohon dengan kerendahan hati, kepada siapa saja yang bersedia memberikan kritik atau informasi agar ke depannya bisa menjadi lebih baik lagi. Akhir kata, Penulis memohon maaf apabila terdapat ketidaksesuaian atau perkataan yang salah. Semoga karya kecil ini nantinya akan bermanfaat bagi kehidupan umat manusia. Penulis yakin sepenuhnya bahwa kesempurnaan milik Allah SWT. Bogor, September 2009 Andi Wibowo i

4 RIWAYAT HIDUP Lahir di Pontianak pada 29 Djumadil Akhir 1408 H atau pada 17 Februari 1988, pria berkacamana minus 1.75D ini adalah putra sulung dari 2 bersaudara. Hidup di daerah yang terkenal dengan budaya religius membuat sosok ini memiliki karakter pribadi yang optimistis, pekerja keras, dan pantang menyerah. Saat SMA adalah puncak dari penemuan jati diri, sehingga dengan jiwa yang matang, posisi rangking pertama diraih dengan sukses pada tiap semester. Kualitas dari seorang Andi Wibowo terlihat saat duduk di kelas 1 SMA, dimana dengan karya tulis berjudul Indigenous Knowledge Pengelolaan Lahan Gambut, ia berhasil menjuarai Lomba Karya Tulis Ilmiah Tingkat Nasional di Institut Pertanian Bogor tahun 2003, sekaligus mendapat tiket masuk IPB tanpa tes meskipun yang bersangkutan masih duduk di bangku kelas 1 SMA. Selama aktif di kemahasiswaan, ia mengikuti berbagai macam seminar dan pelatihan yang berguna untuk mengasah soft skill dan itegritas diri. Pengalaman kerja yang dimiliki seperti saat menjadi manajer operasional sebuah toko komputer (Bonz Comp.) telah sedikit banyak menumbuhkan insting sebagai seorang decision maker, dimana kemampuan ini tidak didapat di bangku kuliah. Selama menimba ilmu di Jurusan Teknik Pertanian Institut Pertanian Bogor biaya kuliah sepenuhnya ditanggung sponsor beasiswa dari Tanoto Foundation. Disamping aktif kuliah, kemampuan softskill diasah dengan mengikuti berbagai seminar dan menjadi ketua dalam Elektro Robot Club (ERC). Penulis lulus dengan menghasilkan skripsi berjudul Rancangan Analisis Tanaman Tomat dengan Pengolahan Citra untuk Sistem Fertigasi Otomatis.

5 Daftar Isi Kata Pengantar..... i I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Balakang B. Rumusan Permasalahan... 3 C. Tujuan D. Kegunaan Penelitian... 5 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Botani Tomat... 6 B. Greenhouse C. Hidroponik C.1. Kekurangan Unsur Besi (Fe) C.2. Kekurangan Unsur Mangan (Mn) C.3. Kekurangan Unsur Borium (B) C.4. Kekurangan Unsur Tembaga (Cu) C.5. Kekurangan Unsur Seng (Zn) C.6. Kekurangan Unsur Molibdenum (Mo) C.7. Kekurangan Unsur Si, Cl dam Na D. Drip Irrigation Technique (DIT) D.1. Proses Pelayuan Pada Tanaman D.2. Layu Bakteri D.3. Layu Fusarium D.4. Ulat Grayak (Spodoptera litura F.)...21 D.5. Kutu Daun Myzus persicae (Sulz.) E. Citra Digital III. METODOLOGI Tempat dan Waktu Pelaksanaan A. Bahan Dan Peralatan B. Metodologi C.1. Persiapan Awal... 26

6 C.2. Persemaian C.3. Pembibitan C.4. Persiapan Infrastruktur C.5. Persiapan dan Peletakan Media Tanam C.6. Pemeliharan C.7. Pengambilan Citra Tomat Menggunakan Kamera Digital C.8. Monitoring Berbasis Kamera CCD IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengolahan Citra dan Data Hasil Analisis Citra B. Merancang Sistem Monitoring C. Monitoring Secara Real Time V. KESIMPULAN DAN SARAN VI. DAFTAR PUSTAKA... 48

7 Daftar Gambar Gambar 1. Silsilah varietas tomat Menara... 9 Gambar 2. Contoh konstruksi atap piggy back Gambar 3. Gejala akibat penyakit layu bakteri (Ralstonia solanacearum) Gambar 4. Gejala akibat penyakit layu fusarium (Fusarium solani) Gambar 5. Hama kutu daun, Myzus persicae (Sulz.) Gambar 6. Diagram fertigasi otomatis berdasarkan analisis citra digital Gambar 7. Benih tomat di dalam wadah (tray) yang baik mutunya Gambar 8. Benih tomat yang kurang baik mutunya Gambar 9. Peralatan sterilisasi greenhouse Gambar 10. Gejala layu tanaman kekurangan air dan nutrisi Gambar 11. Skema fertigasi otomatis berdasarkan citra kamera CCD Gambar 12. Tahap perkembangan tanaman tomat Gambar 13. Susunan tanaman tomat di dalam greenhouse Gambar 14. Citra tanaman tomat sebelum dibersihkan Gambar 15. Citra tanaman tomat setelah dibersihkan Gambar 16. Citra tanaman tomat setelah dianalisis menggunakan program pengolah citra Gambar 17. Rata- rata pertumbuhan tanaman tomat (n=27) Gambar 18. Pertumbuhan tinggi dan lebar tanaman tomat (n=27) Gambar 19. Pengamatan tanaman kontrol Gambar 20. Display program real time monitoring di layar monitor Gambar 21. Citra dan kondisi tanaman saat pompa OFF Gambar 22. Citra dan kondisi tanaman saat pompa ON... 45

8 Daftar Tabel Tabel 1. Produksi tomat selama Tabel 2. Kebutuhan unsur hara makro pada tanaman tomat Tabel 3. Kebutuhan unsur hara mikro pada tanaman tomat Tabel 4. Kebutuhan nutrisi tiap tahap pertumbuhan tanaman Tabel 5. Komposisi nutrisi stok A Tabel 6. Komposisi nutrisi stok B Tabel 7. Faktor pengali untuk kalibrasi jarak tanaman Tabel 8. Rata rata pertumbuhan tanaman Tabel 9. Contoh hasil rekaman data real time monitoring... 44

9 Daftar Lampiran Lampiran 1. Rencana pelaksanaan penelitian Lampiran 2. Data tanaman nomor Lampiran 3. Data tanaman nomor Lampiran 4. Data tanaman nomor Lampiran 5. Data tanaman nomor Lampiran 6. Data tanaman nomor Lampiran 7. Data tanaman nomor Lampiran 8. Data tanaman nomor Lampiran 9. Data tanaman nomor Lampiran 10. Data tanaman nomor Lampiran 11. Data tanaman nomor Lampiran 12. Data tanaman nomor Lampiran 13. Data tanaman nomor Lampiran 14. Data tanaman nomor Lampiran 15. Data tanaman nomor Lampiran 16. Data tanaman nomor Lampiran 17. Data tanaman nomor Lampiran 18. Data tanaman nomor Lampiran 19. Data tanaman nomor Lampiran 20. Data tanaman nomor Lampiran 21. Data tanaman nomor Lampiran 22. Data tanaman nomor Lampiran 23. Data tanaman nomor Lampiran 24. Data tanaman nomor Lampiran 25. Data tanaman nomor Lampiran 26. Data tanaman nomor Lampiran 27. Data tanaman nomor Lampiran 28. Data tanaman nomor

10 I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Tomat (Lycopersicon esculentum Mill) merupakan sayuran buah yang tergolong tanaman semusim berbentuk perdu dan termasuk ke dalam famili Solanaceae. Buahnya merupakan sumber vitamin dan mineral. Penggunaannya semakin luas, karena selain dikonsumsi sebagai tomat segar dan untuk bumbu masakan, juga dapat diolah lebih lanjut sebagai bahan baku industri makanan seperti sari buah dan saus tomat. Buah tomat saat ini merupakan salah satu komoditas hortikultura yang bernilai ekonomi tinggi dan masih memerlukan penanganan serius, terutama dalam hal peningkatan hasil dan kualitas buahnya. Apabila dilihat dari rata-rata produksi, ternyata produksi tomat di Indonesia masih rendah, yaitu 6.3 ton/ha jika dibandingkan dengan negara Taiwan, Saudi Arabia dan India yang berturut-turut 21 ton/ha, 13.4 ton/ha dan 9.5 ton/ha (Kartapradja dan Djuariah, 1992). Rendahnya produksi tomat di Indonesia kemungkinan disebabkan varietas yang ditanam tidak cocok, kultur teknis yang kurang baik atau pemberantasan hama/penyakit yang kurang efisien. Kebanyakan varietas tomat hanya cocok ditanam di dataran tinggi, tetapi oleh Badan Penelitian dan Pengambangan Pertanian telah dilepas varietas tomat untuk dataran rendah, yaitu Ratna, Berlian, Mutiara serta beberapa varietas lainnya (Purwati dan Asga, 1990). Tetapi seringkali terjadi penanaman tomat tanpa memperhatikan kualitasnya, sehingga hasil dan kualitas buahnya sangat rendah. Oleh karena itu, untuk memenuhi kebutuhan tomat yang semakin tinggi maka penelitian perlu diarahkan untuk meningkatkan hasil dan kualitas buah tomat dengan menanam varietas-varietas unggul. Tomat dapat dikategorikan sebagai tanaman sayuran utama yang semakin populer keberadaannya sejak abad terakhir. Bagian yang dikonsumsi dari tanaman tersebut adalah bagian buahnya. Selain memiliki rasa yang enak, buah tomat juga merupakan sumber vitamin A dan C yang sangat baik. Tomat baik dalam bentuk segar maupun olahan, memiliki komposisi zat gizi yang cukup lengkap dan baik. Buah tomat terdiri dari 5-10% berat kering tanpa air dan 1% kulit dan biji. Jika buah tomat dikeringkan, sekitar 50% dari berat keringnya terdiri dari gula-gula pereduksi

11 (terutama glukosa dan fruktosa), sisanya asam-asam organik, mineral, pigmen, vitamin dan lipid. Tomat dapat digolongkan sebagai sumber vitamin C yang sangat baik karena 100 gram tomat memenuhi 20% atau lebih dari kebutuhan vitamin C sehari. Vitamin C memelihara kesehatan gigi dan gusi, mempercepat sembuhnya lukaluka, mencegah penyakit scurvy (skorbut), serta menghindarkan terjadinya perdarahan pembuluh darah halus. Selain itu, tomat juga merupakan sumber vitamin A yang baik karena 100 gram tomat dapat menyumbangkan sekitar 10-20% dari kebutuhan vitamin A sehari. Vitamin A sangat diperlukan bagi kesehatan organ penglihatan, sistem kekebalan tubuh, pertumbuhan, dan reproduksi. Vitamin A dan C pada tomat juga berkhasiat sebagai antioksidan. Sari buah tomat mengandung vitamin dan mineral yang cukup lengkap. Dari 100 gram jus tomat akan diperoleh kalsium 7 mg, fosfor 15 mg, zat besi 0.9 mg, natrium 230 mg, dan kalium 230 mg. Vitamin yang terdapat dalam 100 gram sari buah tomat adalah vitamin A (1.050 IU), vitamin B1 (0.05 mg), vitamin B2 (0.03 mg) dan vitamin C (16 mg). Disamping itu, kandungan lycopenenya sangat berguna sebagai antioksidan yang dapat mencegah perkembangan penyakit kanker (Wener, 2000). Kebutuhan manusia akan hasil pertanian bermutu tinggi semakin meningkat. Akhir-akhir ini konsumsi tomat di negara-negara maju semakin meningkat dan sering diasosiasikan sebagai luxurious crop. Contohnya, di Israel buah tomat merupakan komoditas yang sangat penting bagi konsumen, sehingga seringkali digunakan sebagai acuan dalam menghitung indeks harga konsumen. Di negara-negara sedang berkembang tomat sudah mulai menjadi sayuran yang penting, namun orientasi petani dalam mengusahakannya masih lebih mengacu pada peningkatan produksi dibandingkan dengan peningkatan kualitas. Bila berorientasi kualitas, maka efisiensi harus dilakukan di segala bidang terutama biaya yang harus dikeluarkan dalam budidaya pertanian yang salah satunya adalah pemberian nutrisi. Oleh karena itulah mengapa penelitian mengenai pemanfaatan teknologi modern dalam pertanian masa kini harus segera dilakukan.

12 B. Rumusan Permasalahan Budidaya tanaman di bawah proteksi atau naungan berkembang relatif cepat di berbagai negara, sebagai akibat dari adanya peningkatan permintaan terhadap produk segar berkualitas tinggi. Perkembangan ini dipengaruhi banyak faktor, namun observasi lebih jauh menunjukkan bahwa perkembangan tersebut terutama didorong oleh introduksi teknologi plastik. Penggunaan rumah kaca, misalnya di Eropa Barat Laut, sebenarnya cukup dominan, namun perbaikan teknologinya berjalan relatif lambat. Kaca tetap merupakan material pelindung/naungan yang tidak fleksibel, berat dan mahal. Sebagai konsekuensinya, luasan rumah kaca di dunia dalam 25 tahun terakhir relatif tidak berubah (Garnaud 1988). Sementara itu, penggunaan plastik, baik untuk rumah plastik maupun mulsa meningkat secara cepat, terutama untuk memenuhi permintaan konsumen yang semakin meningkat terhadap produk segar berkualitas berasal dari sistem produksi bebas atau minimal pestisida. Areal rumah plastik yang luasnya berkisar antara hektar pada tahun 1976, bertambah menjadi hektar pada tahun 1987 dan masih terus menunjukkan perkembangan area, bahkan di negara-negara berkembang sekalipun (Von Abeltitz, 1989). Budidaya tanaman di rumah plastik pada saat ini mulai diposisikan sebagai sistem produksi utama sayuran segar. Berbagai perbaikan teknologi, terutama berkaitan dengan efisiensi penggunaan sumberdaya pada sistem budidaya ini telah banyak dilakukan. Tingkat produktivitas yang tinggi serta relatif rendahnya penggunaan air menyebabkan sistem ini direkomendasikan sebagai cara budidaya utama sayuran di Uni Emirat Arab (Wittwer and Castilla, 1995). Beberapa keunggulan dari sistem budidaya ini, yang pertama adalah tingkat produktivitas yang tinggi per unit lahan atau volume air, kedua kegiatan produksi dapat dilakukan di luar musim, ketiga panen dapat dilakukan relatif lebih dini dibandingkan dengan budidaya di lapangan, dan keempat produk berkualitas tinggi dan higienis dapat dihasilkan, terutama jika mengaplikasikan konsep pengelolaan hama terpadu serta menggunakan pestisida organik (Allen, 1981; Rault, 1990). Budidaya sayuran dalam rumah plastik di Indonesia telah menunjukkan perkembangan yang pesat, terutama di daerah dataran tinggi. Tetapi, informasi mengenai sistem budidaya

13 ini masih belum terdokumentasi dengan baik dan kontrol pemberian nutrisi masih belum baik dan cenderung boros karena belum adanya identifikasi kebutuhan dan kendala produksi sayuran di rumah plastik. Selain itu, untuk tujuan ekspor dimana kualitas produk adalah hal yang utama dapat kita ketahui bahwa tanaman tomat cocok untuk produksi pertanian presisi dengan kontrol di dalam greenhouse karena mampu dibudidayakan secara hidroponik. Penelitian yang berorientasi pada kebutuhan tanaman secara real time belum banyak dilakukan. Kenyataan bahwa kualitas buah tomat Indonesia masih rendah mutunya sangat menarik untuk dikaji lebih jauh. Pengkajian berupa bagaimana meningkatkan kualitas buah tomat dengan menggunakan varietas unggul hibrida serta kontrol pertumbuhan dan kebutuhan nutrisinya secara real time. Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini, maka perlu dikembangkan teknologi pertanian yang presisi dimana produksi tomat dapat dikontrol dan dimonitoring secara real time, sehingga output dari usahatani mampu memenuhi persyaratan ekspor ke negara-negara maju. C. Tujuan Tujuan kegiatan penelitian ini adalah untuk : 1. Mempelajari pertumbuhan dari tanaman tomat yang ditanam dalam media arang sekam terhadap pemberian nutrisi melalui air irigasi menggunakan teknologi pengolahan citra. 2. Merancang sistem monitoring secara real time tanaman tomat yang ditanam dalam media arang sekam menggunakan kamera CCD dan menginterpretasikan citra yang ditangkap secara berkala sebagai respon terhadap pemberian nutrisi melalui air irigasi. 3. Mengintegrasikan sistem monitoring yang dikembangkan pada butir 2 dengan sistem irigasi tetes yang dihubungkan ke pompa sehingga tercipta sistem kontrol pemberian unsur hara dalam air irigasi secara real time.

14 D. Kegunaan Penelitian Dari penelitian ini diharapkan akan terbentuk suatu sistem integrasi dalam hal pemberian nutrisi atau fertigasi tanaman yang dilakukan secara otomatis dan real time. Artinya, monitoring pertumbuhan tanaman dilakukan sepanjang hari, ketika diketahui terdapat respon tanaman terhadap kebutuhan nutrisi yang berupa kelayuan, maka sistem akan bekerja dengan memompa larutan nutrisi sesuai kebutuhan tanaman. Kebutuhan nutrisi tanaman diperoleh dari literatur atau penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Pengambilan citra yang dilakukan setiap hari diharapkan dapat mendokumentasikan pertumbuhan tanaman untuk kemudian diolah menjadi data pertumbuhan tanaman tomat. Informasi dari hasil penelitian ini akan sangat berguna di kemudian hari untuk mengembangkan suatu sistem pertanian monokultur yang dilakukan secara akurat. Hasilnya akan tercipta suatu sistem usahatani di dalam rumah tanaman yang mengefisienkan pemberian nutrisi sesuai respon tanaman. Artinya pada masa yang akan datang, petani dapat menurunkan tingkat pemborosan nutrisi tanaman sehingga nilai jual produk mereka turut meningkat.

15 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Botani Tomat Pudjiatmoko (2008), menyatakan bahwa budidaya tomat dapat dilakukan dari ketinggian 0 mdpl-1250 mdpl, dan tumbuh optimal di dataran tinggi >750 mdpl, sesuai dengan jenis atau varietas yang diusahakan dengan suhu siang hari 24 C dan malam hari antara 15 C-20 C. Pada temperatur tinggi (diatas 32 C) warna buah tomat cenderung kuning, sedangkan pada temperatur yang tidak tetap (tidak stabil) warna buah tidak merata. Temperatur ideal antara 24 C-28 C, curah hujan antara 750 mm/tahun-125 mm/tahun, dengan irigasi yang baik, kemasaman tanah sekitar Tanaman tomat termasuk tanaman semusim yang berumur sekitar empat bulan (Susila, 2006). Dalam penelitian ini, dipakai varietas tomat hibrida cap Menara, dimana secara umum klasifikasi tanaman tomat adalah sebagai berikut: Divisi : Spermatophyta Anak divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledonae Ordo : Solanales Famili : Solanaceae Genus : Lycopersicon (Lycopersicum) Species : Lycopersicon esculentum Mill Untuk memenuhi kebutuhan tanaman tomat yang berkualitas, maka saat ini banyak dikembangkan teknik budidaya di dalam rumah kaca atau rumah jaring untuk memudahkan pemeliharaan dan pengawasan terhadap tanaman. Bahkan, beberapa jenis plastik khusus digunakan untuk menahan gelombang cahaya dengan panjang tertentu dan meneruskan panjang gelombang yang lainnya. Teknologi dan konstruksi rumah kaca telah sangat berkembang untuk memaksimalkan hasil dari budidaya tanaman (Wilson dan Rajapakse, 2001). Permasalahan usahatani di tingkat petani adalah produksi masih sangat rendah dibandingkan dengan potensi produksinya. Data Biro Pusat Statistik tahun 2006 menunjukkan bahwa luas pertanaman tomat adalah 2147 ha dengan

16 produktivitas baru mencapai rata-rata 6.3 ton/ha dimana hal ini adalah penurunan apabila dibandingkan dengan produktifitas tahun 2002 pada Tabel 1. Produktivitas tersebut masih sangat rendah dibandingkan dengan potensi produksi varietas unggul yang dapat mencapai 20 ton/ha-30 ton/ha (Duriat, 1999). Menurut data BPS tahun 2005, produksi tomat di Indonesia mencapai ton dan mengalami penurunan sebesar 2.67% pada tahun 2006 menjadi sebesar ton. Hal ini berarti produksi tomat mengalami kenaikan sebanyak dua kali lipat sejak tahun Tabel 1. Produksi tomat selama Tahun Luas Panen (ha) Produksi (ton) Produktivitas (ton/ha) Persentase Perubahan (%) Luas Panen Produksi Produktifitas Sumber : Survey Pertanian BPS (Berbagai Tahun) Menurut Purwati (1997), salah satu penyebab rendahnya produktivitas yang dicapai di tingkat petani disebabkan petani belum menggunakan kontrol yang disesuaikan sehingga tanaman dapat beradaptasi dengan baik terhadap keadaan lingkungan terutama iklim di daerah Bogor yang cukup berbeda. Kawasan dataran tinggi di Puncak-Ciawi memiliki perbedaan iklim bila dibandingkan dengan daerah dataran rendah di sekitar Dramaga. Selain itu, masalah yang menyebabkan rendahnya produktivitas adalah penggunaan pupuk yang belum sesuai dengan kebutuhan dan kebiasaan petani hanya menggunakan satu jenis pupuk saja yaitu pupuk urea dan diberikan tidak sesuai dengan kebutuhan tanaman. Penanggulangan hama dan penyakit juga belum efektif dan ramah lingkungan karena kebiasaan petani menggunakan pestisida secara berlebihan tanpa memperhatikan keseimbangan lingkungan. Untuk meningkatkan produksi tomat dalam bidang agronomi terdapat berbagai cara yang dapat dilakukan diantaranya melalui perbaikan teknologi budidaya seperti

17 perbaikan varietas, pemupukan, pengendalian hama dan penyakit, serta perbaikan pascapanen. Kemampuan tomat untuk dapat menghasilkan buah sangat tergantung pada interaksi antara pertumbuhan tanaman dan kondisi lingkungannya. Faktor lain yang menyebabkan produksi tomat rendah adalah penggunaan pupuk yang belum optimal serta pola tanam yang belum tepat. Upaya untuk menanggulangi kendala tersebut adalah dengan perbaikan teknik budidaya. Salah satu teknik budidaya tanaman yang diharapkan dapat meningkatkan hasil dan kualitas tomat adalah hidroponik (Agromedia, 2007). Pada penelitian ini digunakan benih dari varietas tomat hibrida dengan brand Menara dimana varietas ini adalah hibrida F1 dari NC 1Y x NC 2Y. Keduanya adalah galur murni generasi F6. Varietas ini diperoleh melalui galur murni yang dapat dilihat pada Gambar 1. NC 1Y dihasilkan dari persilangan antara Mountain Gold PVP dengan galur NC 82162(X)-1-IR-8 yang membentuk buah pada temperatur tinggi. NC 2Y dihasilkan dari persilangan antara galur saudara dari keluarga buah oranye (t) NC 922 dengan Suncoast dan FLA 7060 PVP yang dilepas dari Universitas Florida. Segreagasi buah oranye pada populasi F2 hasil kedua persilangan tersebut disilangkan kembali, dilakukan selfing dan diseleksi untuk menghasilkan NC 2Y. Untuk NC 1Y, tanaman determinate (sp) dengan daun yang tidak keriting yang dapat melindungi buah dari pengaruh cuaca. Buah NC 1Y berbentuk oblate hingga bulat. Buah yang belum masak berwarna hijau. Tangkai buahnya bersambung. Buah yang sudah masak berwarna oranye-merah pada bagian luar dan bagian dalam. Buahnya keras dan rasanya hampir sama dengan varietas Mountain Gold. Hasil NC 1Y lebih tinggi dari Mountain Gold pada tujuh percobaan dengan ulangan selama 4 tahun lebih. NC 1Y memiliki ketahanan (gen I dan I-2) terhadap ras 1 dan 2 Fusarium oxysporum f. sp. lycopsersici (Sacc.) Synd. and Hans. yang menyebabkan penyakit layu fusarium. Genotipe ini juga memiliki ketahanan (gen Ve) terhadap ras 1 Verticillum dahliae Kleb penyebab penyakit layu verticillium. Selain tahan terhadap buah masak kelabu yang bersifat fisiologis, buahnya juga tahan terhadap keretakan radial dan

18 konsentrik serta keretakan kutikula. Pemilihan varietas yang spesifik lokasi sangat dianjurkan agar hasil panen dapat optimal. Ada baiknya sebelum memulai kegiatan budidaya, petani setempat atau siapa saja yang akan menanam tanaman tomat ini memperhatikan kondisi iklim mikro ataupun makro, terlebih lagi jika menggunakan teknologi tambahan seperti kontrol irigasi otomatis. Gambar 1. Silsilah varietas Tomat Menara NC 2Y, tanamannya indeterminate (sp) dengan penutupan daun sedang. NC 2Y menghasilkan buah yang sangat besar yang bentuknya bulat hingga sedikit lonjong. Buah yang belum masak berwarna hijau muda (u). Buah yang sudah masak berwarna oranye-kuning terang pada bagian luar dan dalam serta memiliki tekstur daging buah yang keras serta tangkai buahnya bersambung

19 (Suwarno, 2008). Dengan dasar inilah, maka varietas ini dipakai dalam penelitian kali ini. B. Greenhouse Menurut Morita (2003), greenhouse didefinisikan sebagai rumah tanaman. Pada perkembangannya, penggunaan kaca sebagai bahan penutup greenhouse di Indonesia sudah jauh tertinggal dibandingkan dengan penggunaan plastik. Pada akhirnya, istilah rumah kaca sebagai terjemahan greenhouse sudah kurang tepat lagi. Agar lebih mencerminkan fungsi greenhouse sebagai bangunan perlindungan tanaman dibandingkan dengan penggunaan bahan material penutup greenhouse yang terus berkembang, maka diperkenalkan istilah rumah tanaman sebagai terjemahan greenhouse. Pada dasarnya ada perbedaan konstruksi rumah tanaman antara di daerah subtropis dengan di daerah tropis. Sesuai fungsi dan tujuannya, di daerah subtropika, rumah tanaman didesain kedap panas untuk mendapatkan suhu hangat sepanjang hari bahkan dilengkapi dengan pemanas tambahan untuk meningkatkan stabilitas suhu rumah tanaman. Selain itu ditemukan juga lapisan isolator agar panas tidak terbuang, dan optimal digunakan pada musim semi, musim gugur dan musim dingin. Berbeda dengan di Indonesia, umumnya rumah kaca didesain agar tanaman dapat terlindung dari kondisi lingkungan luar yang buruk. Salah pertimbangan konstruksi rumah tanaman di Indonesia adalah kombinasi antara ventilasi dan proteksi air hujan yang harus sesuai. Kemudian bahan konstruksi dan jenis konstruksi harus kokoh menahan terpaan angin kencang, serta cukup terjangkau untuk dibangun. Jenis atap greenhouse ada bermacam-macam, salah satunya adalah konstruksi piggy back yang diaplikasikan pada penelitian ini, dimana jenis atap ini dapat dilihat pada Gambar 2.

20 Gambar 2. Contoh konstruksi atap piggy back C. Hidroponik Pada sistem hidroponik pada penelitian ini digunakan media arang sekam, karena sudah disterilkan, biodegradable, mudah didapatkan serta terjangkau dari sisi harganya. Arang sekam berasal dari kulit padi sisa mesin penggilingan yang sudah dibakar menjadi arang. Tetapi kelemahan media ini adalah fungsinya hanya dapat dipakai dua kali saja untuk menjadi media tanam. Apabila ingin membuat sendiri, caranya kumpulkan arang sekam dan dibakar di dalam drum atau tungku. Selama proses pembakaran berlangsung, sekam yang sudah menghitam atau sudah menjadi arang diangkat, kemudian disiram agar tidak menjadi abu. Menurut Redaksi Agromedia (2007), pada umumnya syarat pemilihan media tumbuh di dalam greenhouse harus bebas dari bibit penyakit, mudah dilalui air (porous), mampu menyerap dan menghantarkan air, tidak mudah busuk, tidak mempengaruhi ph, tidak mengandung racun, ringan, dan harganya murah. Dalam budidaya hidroponik, media tanam hanya berfungsi untuk pegangan akar dan perantara larutan nutrisi. Sundstrom (1982) menyatakan bahwa sistem hidroponik adalah sistem budidaya tanpa menggunakan tanah. Pelaksanaan sistem hidroponik dapat dilakukan dengan kondisi lingkungannya seperti suhu, kelembaban relatif dan intensitas cahaya, bahkan faktor curah hujan dapat dihilangkan sama sekali dan serangan hama penyakit dapat diperkecil. Pada teknik ini hara disediakan dalam bentuk larutan hara, mengandung semua unsur hara esensial yang dibutuhkan oleh tanaman agar tercapai pertumbuhan normal. Nutrisi yang diperlukan tanaman dapat dipenuhi dengan meramu sendiri berbagai garam kimia, cara ini memerlukan ketrampilan dan pengetahuan khusus. Memang cara inilah yang banyak dipakai di perusahaanperusahaan besar, tetapi untuk di tingkat petani hal ini menjadi tidak efektif lagi

21 mengingat mahalnya harga bahan-bahan kimia saat ini. Menurut Nurtika (1997), pencarian komposisi yang paling baik untuk tiap jenis tanaman khususnya tomat masih terus dilakukan, mengingat tiap jenis tanaman membutuhkan nutrisi dengan komposisi berbeda. Dengan menggunakan formula yang sesuai dengan kebutuhan nutrisi tanaman tomat, maka digunakan fertimix dengan komposisi pabrik seperti pada tabel 2, 3, 4 dan 5 sebagai berikut : Tabel 2. Kebutuhan unsur hara makro pada tanaman tomat Nutrien Kebutuhan (ppm) Kalsium 8.85 Magnesium 2.00 Kalium Amonium Nitrat Sulfat Phosphat Sumber : Ari Wijayani dan Wahyu Widodo, 2005 Tabel 3. Kebutuhan unsur hara mikro pada tanaman tomat Nutrien Kebutuhan (ppm) Fe 2.14 B 1.2 Zn 0.6 Cu Mn 0.18 Mo Sumber : Ari Wijayani dan Wahyu Widodo, 2005

22 Tabel 4. Kebutuhan nutrisi tiap tahap pertumbuhan tanaman Umur Tanaman Kebutuhan Irigasi (ml/aplikasi) 1-3 minggu minggu minggu minggu Sumber : Ari Wijayani dan Wahyu Widodo, 2005 Tabel 5. Komposisi nutrisi stok A Nutrien Formula Konsentrasi (gr/20l) Konsentrasi (gr/45l) Kalsium CaNO nitrat Besi (Fe) FeEDTA Sumber : Ari Wijayani dan Wahyu Widodo, 2005 Tabel 6. Komposisi nutrisi stok B Nutrien Formula Konsentrasi (gr/20l) Konsentrasi (gr/45l) Monopotasium KH 2 PO Phospat Potasium KNO Nitrat Magnesium MgSO Sulfat Mangan Sulfat MnSO Asam Borat H 3 SO Amonium (NH 4 )MO 7 O Molibtate Tembaga CuSO Sulfat Zinc Sulfat ZnSO Sumber : Ari Wijayani dan Wahyu Widodo, 2005 Kekurangan salah satu unsur hara akan menyebabkan defisiensi pertumbuhan dimana ciri-cirinya dapat diuraikan sebagai berikut :

23 C.1. Kekurangan Unsur Besi (Fe) Defisiensi zat besi sesungguhnya jarang sekali terjadi. Terjadinya gejalagejala pada bagian tanaman terutama daun yang kemudian dinyatakan sebagai kekurangan tersedianya zat Fe (besi). Terjadi ketidakseimbangan antara zat Fe dengan zat kapur pada tanah yang berkelebihan kapur dan yang bersifat alkalis. Jadi masalah ini merupakan masalah pada daerah-daerah yang tanahnya banyak mengandung kapur. Gejala-gejala yang tampak pada daun muda, mula-mula secara setempat-tempat berwarna hijau pucat atau hijau kekuningan-kuningan, sedangkan tulang-tulang daun tetap berwarna hijau serta jaringan-jaringannya tidak mati. Selanjutnya, pada tulang-tulang daun terjadi klorosis yang tadinya berwarna hijau berubah menjadi warna kuning dan ada pula yang menjadi putih. Gejala selanjutnya yang paling hebat terjadi pada musim kemarau, daun-daun muda banyak yang menjadi kering dan berjatuhan. Tanaman kopi yang ditanam didaerah-daerah yang tanahnya banyak mengandung kapur, sering tampak gejala-gejala demikian. C. 2. Kekurangan Unsur Mangan (Mn) Gejala-gejala dari defisiensi Mn pada tanaman adalah hampir sama dengan gejala defisiensi Fe pada tanaman. Pada daun-daun muda diantara tulang-tulang daun secara setempat-setempat terjadi klorosis, dari warna hijau menjadi warna kuning yang selanjutnya menjadi putih. Akan tetapi tulangtulang daunnya tetap berwarna hijau, ada yang sampai ke bagian sisi-sisi dari tulang. Jaringan-jaringan pada bagian daun yang klorosis mati sehingga praktis bagian-bagian tersebut mati dan mengering. Ada kalanya terus mengeriput dan ada pula yang jatuh sehingga daun tampak menggerigi. Defisiensi Mn berakibat pada pembentukan biji-bijian yang kurang baik. C.3. Kekurangan Unsur Borium (B) Walaupun unsur borium sedikit saja diperlukan tanaman bagi pertumbuhannya, tetapi kalau unsur ini tidak tersedia bagi tanaman gejalanya cukup serius. Seperti yang terlihat pada bagian daun, terutama daun-daun yang masih muda terjadi klorosis dan sebagian pada permukaan daun bagian

24 bawah yang selanjutnya menjalar ke bagian tepi-tepinya sehingga jaringanjaringan daun mati. Daun-daun baru yang masih kecil-kecil tidak dapat berkembang, sehingga pertumbuhan selanjutnya kerdil. Kuncup-kuncup yang mati berwarna hitam atau coklat. Selain itu juga terlihat pada bagian buah yang mengalami penggabusan. Pada tanaman yang menghasilkan umbi, umbi mengecil dan terkadang penuh dengan lubang-lubang kecil berwarna hitam, demikian pula pada bagian akarnya. C.4. Kekurangan Unsur Tembaga (Cu) Defisiensi unsur tembaga akan menimbulkan gejala-gejala seperti yang terlihat pada bagian daun, terutama daun-daun yang masih muda yang tampak layu dan kemudian mati (die back). Sedangkan ranting-rantingnya berubah warna menjadi coklat dan akhirnya mati. Pada bagian buah, umumnya menjadi kecil dan berwarna coklat serta pada bagian dalamnya sering terdapat sejenis perekat (gum). Gejala-gejala ini seperti terdapat pada tanaman penghasil buah-buahan seperti tanaman jeruk, apel, pir dan lain-lain. C.5. Kekurangan Unsur Seng atau Zinkum ( Zn) Tidak tersediannya unsur Zn bagi pertumbuhan tanaman menyebabkan tanaman tersebut mengalami beberapa penyimpangan dalam pertumbuhannya. Penyimpangan ini menimbulkan gejala-gejala yang dapat kita lihat pada bagian daun yang tua seperti bentuk yang lebih kecil dan sempit dari pada bentuk umumnya. Selain itu terjadi klorosis di antara tulangtulang daun. C.6. Kekurangan Unsur Molibdenum (Mo) Molibdenum atau sering pula disebut molibdin tersedianya dalam tanah dalam bentuk MoS 2 dan sangat dipengaruhi oleh ph. Biasanya pada ph rendah ketersediaannya bagi tanaman akan kurang. Defisiensi unsur ini menyebabkan beberapa gejala pada tanaman, antara lain pertumbuhannya tidak normal, terutama pada sayur-sayuran. Secara umum daunnya mengalami perubahan warna, kadang-kadang mengalami pengkerutan

25 terlebih dahulu sebelum mengering dan mati. Mati pucuk (die back) bisa pula terjadi pada tanaman yang mengalami kekurangan unsur hara ini. C.7 Kekurangan Unsur Si, Cl Dan Na Unsur Si atau silisium hanya diperlukan oleh tanaman serelia misalnya padi-padian. Akan tetapi, kekurangan unsur ini belum diketahui dengan jelas akibatnya bagi tanaman. Defisiensi unsur Cl atau klorida dapat menimbulkan gejala pertumbuhan daun yang kurang abnormal (terutama pada tanaman sayur-sayuran), daun tampak kurang sehat dan berwarna tembaga. Kadangkadang pertumbuhan tanaman tomat, gandum dan kapas menunjukkan gejala seperti itu. Defisiensi unsur Na atau natrium bagi pertumbuhan tanaman yang baru diketahui pengaruhnya yaitu mengakibatkan resistensi tanaman akan merosot terutama pada musim kering. Tanpa unsur Na, tanaman dalam pertumbuhannya tidak dapat meningkatkan kandungan air. D. Drip Irrigation Technique (DIT) Teknik budidaya menggunakan fertigasi Drip Irrigation Technique atau irigasi tetes ini adalah cara yang paling umum digunakan di dalam greenhouse. Satu set sistem ini terdiri dari pipa PVC sebagai pipa utama, kemudian pipa cabang atau lateral dengan diameter 1 cm dari bahan PE (polyetilen) berwarna hitam untuk mencegah tumbuhnya jamur dan lumut, selang penetes (drip tube) yang berukuran 5 mm, dan terakhir adalah emiter yaitu alat berupa regulating stick atau dripper yang berfungsi untuk menyumbat bagian ujung selang penetes. Cara kerjanya adalah air yang sudah dicampur nuitrisi AB Mix dalam tangki dialirkan menuju screen filter untuk disaring, lalu aliran pupuk akan menuju dripper untuk menalirkan nutrisi ke tanaman. Tanaman ditanam dengan media substrat seperti arang sekam dan larutan nutrisi diteteskan di sekitar daerah perakaran. Beberapa kali dalam sehari dilakukan penyiraman tergantung dari kebutuhan tanaman yang berkorelasi positif terhadap umur dan besar tanaman selain jenis media dan faktor cuaca (Chadirin, 2007). Dari sumber yang sama disebutkan bahwa irigasi tetes memiliki beberapa kelebihan antara lain :

26 1. Irigasi tetes dapat digunakan untuk berbagai tipe permukaan lahan. Irigasi tetes dapat berfungsi lebih baik dari sistem irigasi lainnya pada keadaan lahan yang memiliki laju infiltrasi tinggi. 2. Penggunaan air yang efisien. Apabila nilai guna air di suatu daerah sangat mahal dan air juga relatif sulit untuk diperoleh, maka irigasi tetes merupakan pilihan terbaik. Dengan aplikasi sistem irigasi tetes, kehilangan air akibat evaporasi, perkolasi, runoff, dapat dikurangi sehingga tanaman dapat memperoleh air secara optimal. 3. Dapat menghemat biaya tenaga kerja karena nutrisi diberikan bersamasama dengan larutan nutrisi dalam bentuk air irigasi. Pemberian nutrisi inipun dapat dilakukan dengan bantuan timer digital untuk mengurangi jumlah tenaga kerja. Beberapa kendala berhubungan dengan faktor lingkungan serta hama dan penyakit tanaman yang menyerang pada sistem drip irrigation technique. Hal ini sangat mengganggu karena mengurangi kemampuan tanaman dalam menyerap unsur hara yang telah diberikan melalui emiter. Dalam prosesnya, serangan terjadi relatif cepat. Upaya penanggulangan hanya berupa usaha preventif dengan bahan kimia sesuai dosis anjuran. Walaupun belum ada data secara rinci dan lengkap mengenai kehilangan hasil tomat akibat serangan hama dan penyakit, tetapi kehilangan hasil tersebut ternyata cukup besar. Sebagai contoh, kehilangan hasil akibat serangan ulat buah (Helicoverpa armigera Hubn.) diperkirakan dapat mencapai 56% (Setiawati, 1990). Keadaan tersebut mendorong para petani tomat melakukan upaya pengendalian secara preventif dengan menggunakan pestisida secara intensif. Hasil penelitian Gunawan (1997) menunjukkan, bahwa petani tomat di Lembang dan Pangalengan melakukan aplikasi penyemprotan pestisida sebanyak kali per musim tanam, dengan konsentrasi di atas anjuran. Hal tersebut disebabkan karena menurut petani kegagalan panen yang diakibatkan serangan hama dan penyakit mempunyai probabilitas yang cukup tinggi. Beberapa gejala kelayuan menurut Setiawati (1997) termasuk serangan hama dan penyakit tanaman yang ditemukan selama melakukan penelitian yang banyak menyerang tanaman tomat adalah sebagai berikut :

27 D.1. Proses Pelayuan Pada Tanaman Kebutuhan nutrisi serta air pada pertumbuhan tanaman akan berkorelasi positif terhadap proses kelayuan pada tanaman. Dengan cukupnya ketersediaan air dalam media tanam akan memelihara tekanan turgor yang menyebabkan daun tumbuh tegak atau tidak layu. Kebutuhan air tanaman tiap harinya bergantung pada tingkat evaporasi dan transpirasi dari tanaman itu sendiri. Pada dasarnya evaporasi ditentukan oleh besarnya radiasi matahari yang sampai pada permukaan tanah yang menguapkan air yang disimpan dalam media tanam. Proses ini akan terus berkurang seiring dengan tahap pertumbuhan tanaman dimana daun yang melebar akan membentuk kanopi yang mengurangi radiasi yang sampai di permukaan tanah. Oleh karena itu, saat tanaman tumbuh besar, transpirasi dari tanaman yang lebih berpengaruh. Dengan adanya gejala evaporasi dan transpirasi ini maka pemberian nutrisi harus dilakukan untuk menjaga keseimbangan neraca air dalam media tanam. Laju evapotranspirasi ini dilambangkan dengan satuan milimeter (mm) per satuan waktu. Satuan waktu dapat berupa jam, hari, bulan, atau periode pertumbuhan tanaman dalam setahun. Dari hasil penelitian sebelumnya diketahui bahwa kebutuhan air tanaman harus memenuhi keseimbangan evapotraspirasi tanaman yaitu sebesar mm per hari atau ekuivalen dengan ml per tanaman per hari. Dengan demikian, pemberian nutrisi yang sesuai kebutuhan tanaman dilakukan dengan takaran yang sudah ditentukan tidak sekaligus, melainkan bertahap sampai mencapai batas keseimbangan evapotranspirasi tanaman. Pemberian air dan nutrisi yang berlebih akan menyebabkan terjadinya penguapan dan pemborosan. D.2. Layu Bakteri Penyebab : Bakteri (Ralstonia solanacearum) Gejala antara lain adalah sebagai berikut : 1. Daun layu disertai dengan warna menguning, diawali dari salah satu pucuk daun atau cabang tanaman. Umumnya terjadi pada tanaman

28 berumur sekitar enam minggu. 2. Gejala lanjut berupa daun layu secara menyeluruh dan berwarna coklat diikuti dengan matinya tanaman. 3. Bila batang tanaman terserang, bila dipotong akan tampak garis vaskuler berwarna gelap. Saat potongan batang tersebut dimasukkan ke dalam air bening, akan keluar eksudat berupa lendir berwarna putih keabu-abuan. Pada fase serangan ringan keadaan tersebut tidak tampak. 4. Eksudat dapat ditemukan pada akar ditandai dengan menempelnya tanah pada bagian akar tersebut. 5. Kondisi yang menguntungkan bagi perkembangan patogen adalah suhu 27 C, cuaca kering dan curah hujan yang banyak. Pengamatan dilakukan pada 5% populasi tanaman. Jika pada tanaman terdapat gejala serangan, pengendalian dapat dilakukan dengan biologis yaitu memanfaatkan musuh alami patogen antagonis, seperti Pseudomonas flurescens yang diaplikasikan pada permukaan bedengan secara merata saat tanaman berumur 15 hari setelah tanam. Atau dengan memanfaatkan aneka tanaman biopestisida selektif. Pada penelitian ini dilakukan pengendalian dengan cara kimia yaitu dengan memberi perlakuan benih sebelum ditanam dengan bakterisida selektif dan efektif. Apabila cara pengendalian lainnya tidak mampu menekan serangan layu bakteri sampai mencapai 5%, aplikasi bakterisida selektif dan efektif dilakukan sesuai dosis/konsentrasi yang direkomendasi, contohnya menggunakan bakterisida merk Agrept. Contoh tanaman yang terserang penyakit ini dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Gejala akibat penyakit layu bakteri (Ralstonia solanacearum)

29 D.3. Layu Fusarium Penyebabnya adalah cendawan (Fusarium solani) dan gejala yang ditemukan selama penelitian berlangsung antara lain : 1. Daun tampak layu dimulai dari daun bawah berkembang ke daun atas. Kemudian menguning dan akhirnya mengering kecuali pucuk yang tetap berwarna hijau dan pertumbuhan tanaman tidak normal. 2. Batang tanaman yang terserang bila dipotong akan tampak kambiumnya berwarna coklat. Warna coklat serupa kadang dijumpai juga pada pembuluh tangkai daun. 3. Pada tanah basah atau dingin, batang di bawah permukaan tanah menjadi busuk, tanaman layu dan mati. Pengendalian dilakukan dengan cara biologis antara lain dengan memanfaatkan musuh alami patogen antagonis, seperti Trichoderma sp. atau memanfaatkan aneka tanaman biopestisida selektif. Dalam penelitian ini dilakukan dengan cara kimia yaitu dengan memberi perlakuan benih sebelum ditanam dengan fungisida selektif dan efektif. Apabila cara pengendalian lainnya tidak mampu menekan serangan layu fusarium sampai mencapai 5%, aplikasi fungisida selektif dan efektif dilakukan sesuai dengan dosis/konsentrasi yang direkomendasi. Gejala serangan seperti telihat pada Gambar 4. Gambar 4. Gejala akibat penyakit layu fusarium (Fusarium solani)

30 D.4. Ulat Grayak (Spodoptera litura F.) Gejala yang timbul dari serangan ulat grayak dimana hama ini menyerang epidermis yaitu dengan meninggalkan bagian atas daun hingga berupa bercak-bercak putih transparan. Serangan larva dewasa menyebabkan daun sampai berlubang, bahkan sampai tulang daun. Pengendalian dapat dilakukan dengan cara biologis yaitu memanfaatkan musuh alami parasitoid, seperti Telenomus spodopterae Dodd (Sceliomidae) dan Peribaea sp. (Tachinidae). Atau dapat pula dengan memanfaatkan aneka tanaman biopestisida selektif. Aplikasi insektisida secara efektif sesuai konsentrasi yang direkomendasikan. D.5. Kutu Daun Myzus persicae (Sulz.) Secara umum, hama kutu daun berbentuk nimfa dan imago dan hidup bergerombol, pada permukaan bawah daun atau pada pucuk tanaman tomat. Bentuknya ada yang tidak bersayap, dan ada yang bersayap. Warnanya umumnya hijau atau hijau kehitaman, kadang-kadang coklat. Hama terkadang memiliki populasi tinggi, tetapi biasanya dapat dikendalikan oleh musuh alaminya. Hama ini dapat menjadi vektor penyakit virus tanaman. Musuh alami hama ini adalah Kumbang predator (Coccinelidae), Lalat predator (Syrphidae, Chamaemyiidae). Dalam penelitian ini tidak terjadi serangan masif, karena begitu ada gejala, maka tanaman yang terkena langsung dikarantina dan dibakar. Contohnya seperti pada Gambar 5 dibawah ini.

31 Gambar 5. Hama kutu daun, Myzus persicae (Sulz.) E. Citra Digital Menurut Esther (2008), citra digital didefinisikan sebagai citra f(x,y) yang telah didigitalisasi baik koordinat area maupun brightness level. Dalam pengertian lain pengolahan citra dapat dideskripsikan sebagai proses pengolahan dan analisis citra yang banyak melibatkan persepsi visual. Dalam bagan kartesius untuk menyamakan persepsi dalam melihat suatu objek citra, nilai f di koordinat (x,y) dinyatakan sebagai brightness/grayness level dari citra pada titik tersebut. Citra digital tersusun dalam bentuk raster (grid atau kisi). Setiap kotak (tile) yang terbentuk disebut piksel (picture element) dan memiliki koordinat (x,y). Sumbu x (horisontal) adalah kolom (column) dari sampel (sample). Sumbu y (vertikal) adalah baris (row, line). Setiap piksel memiliki nilai (value atau number) yang menunjukkan intensitas keabuan pada piksel tersebut sehingga citra juga dapat berarti kumpulan piksel-piksel yang disusun dalam larik dua dimensi. Indeks baris dan kolom (x,y) dari sebuah piksel dinyatakan dalam bilangan bulat. Menurut Ahmad (2005), piksel (0,0) terletak pada sudut kiri atas pada citra, indeks x bergerak ke kanan dan indeks y bergerak ke bawah. Konvensi ini dipakai merujuk pada cara penulisan larik yang digunakan dalam pemrograman komputer. Pada proses pengambilan citra, dilakukan proses otomatisasi dari

32 sistem perangkat citra digital yang melakukan penjelajahan citra sehingga membentuk suatu matriks dimana elemen-elemennya menyatakan nilai intensitas cahaya pada suatu himpunan diskrit dari titik. Ada beberapa perangkat keras yang diperlukan terutama untuk melakukan proses digitasi, bukan untuk melakukan pengolahan citra. Perangkat keras pertama adalah sensor citra (image sensor), untuk menangkap pantulan cahaya oleh obyek yang kemudian disimpan dalam bentuk nilai intensitas di memori komputer. Banyak macam dari sensor citra ini yang digunakan untuk menangkap citra seperti yang kita lihat pada TV yaitu vidicon tube, image orthicon tube, image dissector tube dan solidstate image sensor. Saat ini solid-state image sensor banyak digunakan karena mempunyai banyak kelebihan seperti konsumsi daya listrik yang kecil, ukurannya kecil dan kompak, tahan guncangan dan sebagainya. Ini sangat diperlukan bila diintegrasikan kedalam suatu mesin atau sistem robotik agar bentuknya kompak dan padat. Solid-state image sensor punya sebuah larik elemen fotoelectric yang dapat membangkitkan tegangan listrik dari photon ketika menerima sejumlah energi cahaya. Sensor jenis ini dapat diklasifikasikan berdasarkan caranya melakukan scanning, yang umumnya dibedakan menjadi dua yaitu chargecoupled device (CCD) dan complementary metal-oxide semi -conductor (CMOS). Jenis CCD memiliki kelebihan pada resolusi yang tinggi dan kompensasi dari ketersediaan cahaya yang lemah, sedangkan jenis CMOS mempunyai kelebihan pada bentuk yang kecil dan ringan dengan tetap memberikan hasil citra yang tajam. Tetapi seiring kemajuan teknologi, batas antara kedua macam sensor ini akan semakin kabur kecuali bila kita memerlukan sensor dengan karakteristik ekstrim dari kedua macam sensor yang sudah dijelaskan. Sebuah kamera warna mempunyai tiga sensor citra masing-masing untuk warna merah, hijau, dan warna biru, atau mempunyai satu sensor yang dilengkapi dengan filter RGB. Untuk pengoperasian di luar ruangan dimana tingkat pencahayaan sangat bervariasi dan tergantung pada keadaan lingkungan, sebuah kontrol otomatis untuk diafragma pembukaan lensa mungkin menjadi satu kelengkapan yang diperlukan, agar citra yang dihasilkan tidak terlalu tinggi variasinya bila terjadi perubahan tingkat pencahayaan.

33 Sinyal yang dihasilkan kamera TV adalah sebuah sinyal citra yang dapat digambarkan sebagai sinyal analog dari bentuk gelombang listrik, yang tidak dapat langsung dipetakan ke dalam memori komputer untuk membentuk suatu citra. Sinyal analog ini kemudian dikonversi menjadi sinyal digital oleh ADC. Karena konversi ini, bentuk sinyal analog yang kontinyu berubah menjadi sinyal digital yang diskret atau putus-putus. Selanjutnya sinyal digital keluaran ADC ditransmisikan kepada memori komputer melalui konektivitas firewire untuk membentuk citra digital. Rangkaian perangkat keras yang dilengkapi dengan ADC dan memori citra ini disebut penangkap bingkai citra (image frame grabber).

34 III. METODOLOGI A. Tempat dan Waktu Pelaksanaan Kegiatan penelitian ini dilaksanakan selama tiga bulan terhitung dari minggu kedua April 2009 sampai minggu awal Juli 2009 di Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian (TPPHP), Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Percobaan dan perancangan sistem kontrol dan monitoring akan dilakukan di rumah kaca yang terdapat di Laboratorium Lapangan Departemen Teknik Pertanian IPB. Rencana kegiatan penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1. B. Bahan Dan Peralatan Bahan untuk penelitian ini adalah tanaman tomat hibrida varietas Menara, media tanam arang sekam yang sudah disterilkan, polibag, dan unsur hara atau nutrisi AB Mix yang dikhususkan untuk pertumbuhan tanaman tomat. Tripod digunakan untuk membangun dudukan kamera CCD dalam sistem penangkap citra digital. Selain itu diperlukan juga sistem drip irrigation yang sudah terpasang di rumah kaca laboratorium Lapangan Teknik Pertanian di Leuwikopo. Peralatan yang digunakan adalah satu unit rumah kaca, kamera CCD, satu set komputer dengan bingkai penangkap citra (image frame grabber), dan sebuah program pengolah citra, serta kartu interfacing rangkaian relay untuk menghubungkan sistem irigasi pompa dengan komputer pengendali. C. Metodologi Dalam penelitian ini ada serangkaian tahapan yang dilalui sebelum dilakukan pengolahan citra untuk mengamati pertumbuhan tanaman tomat. Tahapan ini berupa kegiatan penumbuhan bibit tomat sampai tahap pindah tanaman ke polibag. Dari kegiatan pra penelitian ini nantinya akan berpengaruh pada hasil penelitian, sebab pertumbuhan optimum tanaman tomat dimulai dari kualitas benih dan bibit yang bagus pula. Setelah tanaman tumbuh normal di polibag, maka dilakukan pengambilan citra secara manual dan otomatis seperti yang dijelaskan pada bagan Gambar 6. Dari bagan ini dapat kita ketahui bahwa

35 penelitian mengenai pertumbuhan dan kebutuhan nutrisi tanaman tomat menggunakan objek berupa sekelompok tanaman tomat. Tanaman-tanaman tomat diamati pertumbuhannya setiap hari dengan satu tanaman digunakan sebagai sampel contoh. Tanaman sampel contoh digunakan dalam menganalisis kebutuhan nutrisi berdasarkan respon tanaman terhadap faktor pertumbuhan, yang dalam hal ini adalah air dan nutrisi. Sampel Tanaman Kamera CCD Via Firewire Tampilan di Layar Komputer Pompa Fertigasi Output Program Analisis Program Pengolah Citra Digital Disimpan dalam format bitmap (.bmp) Gambar 6. Diagram fertigasi otomatis berdasarkan analisis citra digital Adapun proses pra pengamatan dapat dijelaskan melalui beberapat tahapan sebagai berikut : C.1. Persiapan Awal Untuk media semai yang digunakan adalah arang sekam. Setelah dikeluarkan dari karung, maka arang sekam dipindahkan ke dalam pot tray dengan diameter kurang lebih 10 cm. Tahap selanjutnya adalah sterilisasi media semai. Sterilisasi media semai dilakukan dengan menggunakan uap panas dari air yang mendidih, yang dialirkan ke lemari sterilisasi atau pipa yang berlubang-lubang. Setelah mencapai suhu 80 o C, waktu sterilisasi ditambah dua jam lagi dan biasanya agar media tanam mencapai suhu 80 o C dibutuhkan waktu empat jam, sehingga total waktu sterilisasi adalah

36 enam jam. Lama waktu sterilisasi tergantung dari keadaan cuaca saat berlangsungnya kegiatan tersebut. Setelah media semai selesai disterilkan, maka biarkan sampai dingin. C.2. Persemaian Wadah semai yang digunakan biasanya adalah pot-pot kecil, wadah plastik (tray), atau disebarkan di lahan dengan kontrol tertentu. Pada penelitian ini digunakan wadah khusus yaitu tray. Wadah ini digunakan pada awal menyemai saja, setelah benih berkecambah (berumur tiga minggu) maka semaian dipindahkan ke wadah polibag ukuran 30 cm 30 cm. Sebelum kegiatan semai dimulai, terlebih dahulu media sekam dijenuhkan dengan menyiram air secukupnya ke dalam media tanam. Benih diambil dengan menggunakan pinset, lalu ditanam sedikit di bawah permukaan supaya ketika kecambah muncul akan relatif mudah untuk dipindahkan. Selanjutnya tray ditutup dengan kertas agar terjaga kelembabannya. Pada Gambar 3 dapat dilihat proses tanaman tomat saat masuk di dalam tray. Pemeliharaan yang dilakukan sebelum benih berkecambah hanya disiram air saja, tidak ditambahkan hara karena cadangan makanan benih dianggap cukup untuk masa pertumbuhannya. Selain itu, penempatan benih di dalam rumah kaca harus terkena sinar matahari dan naungan segera dibuka ketika benih sudah berkecambah. Apabila terlambat akan menyebabkan benih tidak tumbuh secara proporsional. Dalam arti kata, batang tumbuh panjang tapi terlalu kurus karena kekurangan sinar matahari. Keterlambatan penyinaran akan menyebabkan tanaman mengalami kemunduran daya tahan tumbuh, karena dengan batang yang terlalu panjang akan menyebabkan akar tidak dapat menyangga dengan baik. Ada baiknya tanaman pada periode ini dijemur pada pagi hari sekitar pukul WIB sampai WIB, lalu dimasukkan ke tempat terlindung setelah pukul WIB sehingga benih akan tumbuh segar dan proporsional seperti pada Gambar 7.

37 Gambar 7. Benih tomat di dalam wadah (tray) yang baik mutunya C.3. Pembibitan Pada budidaya dengan menggunakan polibag, maka benih cukup dibesarkan dalam tray saja agar dapat mengefisiensikan biaya produksi. Setelah tiga minggu saat benih sudah kuat menopang dirinya sendiri, maka siap dipindahkan ke polibag ukuran 30 cm 30 cm. Umumnya benih yang sudah siap dipindahkan memiliki jumlah daun lebih dari enam helai dengan catatan, benih yang baik adalah proporsional tinggi dan diameter batangnya. Pada Gambar 8 adalah contoh benih yang kurang baik mutunya. Bibit yang seperti ini, kemungkinan tumbuh relatif sangat kecil, sehingga apabila digunakan untuk tanaman produksi sangatlah tidak dianjurkan dan lebih baik mengganti dengan bibit yang lebih baik mutunya. Gambar 8. Benih tomat yang kurang baik mutunya

38 C.4. Persiapan Infrastruktur Sebelum greenhouse digunakan sebagai tempat budidaya, terlebih dahulu disterilkan, terutama dari vektor-vektor pembawa penyakit dan hama tanaman. Sebelum dibersihkan, pastikan plastik yang menutupi greenhouse tidak berlubang atau koyak supaya dapat meminimalkan masuknya hama tanaman. Gunkan sarung tangan, masker dan baju panjang seperti peralatan yang terlihat pada Gambar 9. Terlebih dahulu greenhouse disapu dan dipel, selanjutnya disemprot menggunakan air hangat untuk membilas kotorankotoran yang masih menempel lalu disemprotkan cairan desinfektan selama tiga hari berturut-turut untuk memastikan kebersihan ruangan dari kontaminan. Upaya ini harus dilakukan minimal dua minggu sebelum pindah tanam sekaligus menunggu benih cukup umur untuk dipindahkan. Penyemprotan dengan larutan lysol dilakukan sekitar 15 cm diatas permukaan lantai tanaman agar larutan dari knapsack sprayer dapat tersebar merata. Langkah selanjutnya adalah pembersihan pipa-pipa irigasi tetes agar tidak terjadi penyumbatan akibat pengendapan. Caranya dengan mengalirkan deterjen ke dalam pipa dan dibilas dengan air bersih. Sterilisasi pipa dapat dilakukan dengan mengalirkan asam nitrat dengan konsentrasi 31 liter asam nitrat per 97 liter air, lalu dibiarkan di dalam pipa selama tiga jam. Kemudian alirkan larutan keluar pipa dan bilas dengan air bersih. Larutan asam nitrat ini mampu membersihkan endapan-endapan garam mineral dalam pipa lateral, manifold dan emiter sehingga distribusi hara akan lancar. Setelah itu, dilakukan kalibrasi emiter untuk memperoleh waktu yang tepat dalam mengalirkan sejumlah tertentu larutan nutrisi ke polibag. Hal ini penting dilakukan agar tidak terjadi pemborosan nutrisi. Salah satu hal yang penting adalah pengecekan terhadap sambungan pipa-pipa agar tidak ada kebocoran. Bila terjadi kebocoran, selain tekanan aliran berkurang, kerja pompa semakin berat, juga menyebabkan nutrisi yang harganya relatif mahal akan terbuang percuma, akibatnya efisiensi biaya tidak dapat dilakukan. Untuk itulah tahapan ini haruslah dikerjakan secara teliti dan menyeluruh.

39 Gambar 9. Peralatan sterilisasi greenhouse C.5. Persiapan dan Peletakan Media Tanam Arang sekam dan polibag dipersiapkan, pengisian media dilakukan di dalam greenhouse agar terjaga kebersihannya. Selain kebersihan media tanam, operator harus dalam keadaan steril. Jangan sampai hama tanaman yang ada di tapak kaki atau sol sepatu sehingga ikut mengkontaminasi rumah kaca. Polibag yang digunakan adalah ukuran 30 cm 30 cm dan polibag ini dapat dipakai berulang kali selama tidak rusak. Polibag diatur jaraknya sejauh 60 cm per unit. Selanjutnya dripper stick ditancapkan ke dalam media tanam. Sebelum benih ditanam, maka media tanam disiram dengan hara AB Mix dengan nilai EC 2.5 dan dibiarkan selama 12 jam. Untuk polibag biasanya disiram 1.5 liter- 2.0 liter, selain itu juga diberi furadan tiga gram per polibag. Selanjutnya dripper stick diarahkan dengan ditusuk dari jarak sekitar 3 cm-5 cm langsung ke daerah perakaran. C.6. Pemeliharan Pemeliharaan tanaman dilakukan setiap hari dengan menyiram air ke polibag tanaman. Setelah tanaman mulai tumbuh besar sehingga tidak sanggup menopang dirinya sendiri, maka dilakukan pengajiran. Pengajiran dilakukan untuk menopang tanaman dengan tali rami agar tanaman dapat berdiri tegak sesuai jalur polibag. Tali rami dipakai karena sifatnya yang mudah kering, sehingga kemungkinan pembusukan batang dapat dihindari. Setelah tanaman

40 mulai membentuk banyak cabang baru, maka dilakukan pembuangan tunastunas yang tidak berguna atau pewiwilan, kegiatan ini dilakukan dua hari sekali. Untuk membantu penyerbukan, tanaman tomat digoyang-goyang. Kegiatan ini dilakukan dua kali seminggu sejak bunga mekar. Kegiatan tadi secara rutin dilakukan disamping pemberian hara yang dikontrol berbasis monitoring dengan kamera CCD. Selain itu dilakukan juga pengendalian hama dan penyakit dimana dosis perawatan disesuaikan dengan literatur yang tersedia. Gejala kekurangan air tanaman tomat dapat dilihat pada Gambar 10. Gambar 10. Gejala layu tanaman kekurangan air dan nutrisi Setelah melalui tahap pindah tanam, maka tahapan selanjutnya adalah pengambilan citra tanaman tomat secara manual untuk dianalisis pertumbuhannya. Kemudian dilaksanakan monitoring secara real time untuk dianalisis kebutuhan nutrisinya. C.7. Pengambilan Citra Tomat Menggunakan Kamera Digital Pengambilan citra tomat menggunakan kamera digital dilakukan untuk mengamati pertumbuhan tomat yang dilakukan secara manual, pengambilan gambar dilakukan setiap hari dimana jarak pengambilan citra tomat adalah 20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, 40 cm, 45 cm, 50 cm, dan 55 cm. Tujuannya agar ketika tanaman tumbuh besar, semua bagian depan tanaman dapat terekam di kamera digital. Sebelum dilakukan pengambilan gambar, bentangkan kain merah yang digunakan sebagai latar belakang untuk tanaman. Setelah itu pengambilan citra pun segera dilakukan. Tujuan

41 pembentangan kain merah ini adalah untuk memudahkan pengambilan citra biner atau dengan kata lain, pada program yang akan dibuat akan dilakukan menghapusan warna merah, sehingga citra yang terekam adalah murni citra tanaman tomat. Dari hasil pengambilan citra tanaman setiap harinya, maka akan dilakukan analisis sehingga diperoleh ukuran area tanaman, tinggi dan lebarnya dalam satuan piksel. Gambar disimpan dalam format bitmap agar dapat dilihat dalam ukuran sebenarnya atau tidak dikompres.setelah dilakukan perhitungan, maka dilakukan kalibrasi terhadap jarak-jarak yang sudah ditentukan tadi, tujuannya agar dapat output program komputer yang menganalisis ukuran tanaman dapat memberikan hasil yang baik. C.8. Monitoring Berbasis Kamera CCD Untuk mengoptimalkan pertumbuhan tanaman tomat, maka pemberian air dan unsur hara harus dikontrol sesuai dengan kebutuhannya. Pada penelitian ini, pemberian air dan unsur hara terhadap tanaman tomat selama pertumbuhan dikontrol berdasarkan pendekatan citra tanaman yang diperoleh dan selanjutnya diproses dengan program pengolahan citra yang telah dibuat. Hasil dari program ini adalah parameter keadaan tanaman (sifat elektro-optik) yaitu warna rata-rata RGB, tinggi, lebar, luas dan perimeter citra. Dalam merancang sistem monitoring keadaan tanaman secara real time berkala, maka citra tanaman perlu diambil secara berkala pula. Untuk itu perlu dibuat sistem penangkap citra yang terdiri dari kamera CCD, rel untuk pergerakan kamera, motor penggerak kamera, dan komputer yang dilengkapi dengan kartu penangkap citra. Kamera CCD akan bergerak untuk menangkap citra tanaman dari samping dan dari atas tanaman. Setelah sistem penangkap citra telah dibangun, maka selanjutnya adalah membangun program komputer untuk mengendalikan sistem. Program ini bertanggung jawab dalam pengambilan dan pengolahan citra yang akan dibangun. Program akan mengatur pergerakan kamera CCD, lalu menangkap citra tanaman tomat dan mengolahnya. Hasil pengolahan citra tanaman akan diinterpretasikan sesuai respon tanaman terhadap lingkungannya, lalu output dari program adalah perlunya menjalankan pompa untuk irigasi atau tidak. Pengambilan citra ini dilakukan secara terus menerus sejak tanaman masuk rumah kaca dengan

42 frekuensi dua hari sekali yaitu pada pagi dan petang hari. Saat program sudah berjalan, pada pagi dan petang kamera CCD akan menangkap citra tanaman dan mengolahnya di komputer. Hasilnya berupa informasi akan kebutuhan air saat itu. Dengan debit pompa yang sudah diketahui, maka jumlah air irigasi yang dialirkan akan sebanding dengan lamanya waktu untuk mengaktifkan pompa. Secara keseluruhan, komputer sebagai pusat pengolah citra dan pusat dari peralatan yang terhubung dengan dikendalikan oleh sebuah program yang akan dibangun, kamera CCD digunakan untuk menangkap citra, pompa dan saluran irigasi yang berfungsi mengalirkan air irigasi dari tangki penampung ke setiap tanaman berdasarkan perintah yang diberikan oleh program komputer. Gambar 11 di bawah ini memperlihatkan skema sistem irigasi otomatis berdasarkan respon tanaman tomat yang ditangkap oleh kamera CCD. Pada saat monitoring, kamera diletakkan sejajar dengan tanaman untuk menangkap citra tanaman tomat. Sedangkan selang waktu pemberian air, jumlah pemberian pupuk dan air juga diatur menggunakan program. Aplikasi nutrisi pada tanaman tomat bergantung pada umur tanaman, sehingga tiap perkembangan tanaman, program harus disusun untuk menyesuaikan waktu nyala pompa. Komputer Pengendali Kamera CCD Polibag x Pompa Air Tangki Air dan Nutrisi Gambar 11. Skema fertigasi otomatis berdasarkan citra kamera CCD

43 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Pelaksanaan penelitian dimulai dari proses persemaian benih, dimana benih ditumbuhkan dalam tray dan dipindahtanamkan kedalam wadah polybag pada umur 2 minggu agar tanaman dapat menopang dirinya dengan baik. Setelah bibit yang sehat dan baik mutunya lulus sortasi, maka dilakukan pindah tanam pada waktu pagi hari dimana suasana cukup mendukung agar tidak terjadi stress tanaman yang disebabkan karena adaptasi fisiologis yang terlalu ekstrim perubahannya. Bibit yang baik dapat dilihat dari keragaannya yang relatif baik kondisinya dibanding bibit yang lain antara lain. Setelah pindah tanam ke wadah yang lebih besar, maka arang sekam dibasahi secukupnya agar tanaman tidak kekeringan. Setelah pindah tanam, barulah dihitung umur tanam dan dilakukan pengambilan citra. Selama proses pemeliharaan, harus diperhatikan kondisi masing-masing tanaman uji. Apabila terjadi suatu serangan penyakit atau hama, maka tanaman yang bersangkutan harus segera dikarantina atau dibakar agar tidak menulari tanaman disebelahnya. Pemberian nutrisi dilakukan melalui irigasi tetes yang lamanya penyalaan pompa disesuaikan dengan umur dan pertumbuhan tanaman. Umumnya pada tanaman yang berumur sebulan diberi nutrisi dengan kapasitas ml dan maksimum 1200 ml tiap harinya dan diberikan tiga kali sehari pada pagi siang dan sore hari dengan waktu yang sama. Dari hasil pengamatan di lapangan, terlihat beberapa tahapan perkembangan tanaman tomat, antara lain dari fisiologi tanaman. Tahap pertumbuhan tanaman tomat yang terbagi secara umum dalam empat periode yaitu periode vegetatif, periode pembungaan, periode periode generatif pemasakan buah seperti yang terlihat Gambar 12 dibawah ini. Dari hasil pengamatan di greenhouse, dapat diketahui bahwa ternyata tanaman yang berada di jalur tengah memiliki daya tumbuh paling tinggi. Dari hasil pengamatan diketahui ternyata pada bagian tengah tanaman asupan dan persaingan dalam mendapatkan sinar matahari relatif sedikit. Sebab ketika matahari bergerak dari timur ke barat, maka tanaman bagian tengah akan mendapat penuh sinar matahari, sedangkan tanaman di sebelah kanan atau kirinya akan kekurangan sinar matahari akibat terhalang oleh tanaman di barisan tengah. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 13 dibawah ini, dimana terlihat jelas bahwa kompetisi

44 mendapat sinar matahari didominasi oleh tanaman pada barisan tengah. Dari hasil pengukuran diatas, terlihat bahwa perkembangan tanaman tomat terus menanjak seiring pertambahan umurnya dan hal ini berarti tanaman dalam kondisi yang ideal. (a) (b) (c) Gambar 12. Tahap perkembangan tanaman tomat (a) fase vegetatif umur 2 minggu, (b) fase pembungaan umur 6 minggu, (c) fase generatif umur 8 minggu (d) pemasakan buah (umur 70 hari) (d) Gambar 13. Susunan tanaman tomat di dalam greenhouse Pada penelitian ini dilakukan dua jenis pengambilan data, yang pertama pengambilan data manual dengan menggunakan kamera digital dengan resolusi TV

45 dengan besar ukuran gambar adalah 640 x 480 piksel seperti pada Gambar 14. Yang kedua adalah dengan monitoring secara real time menggunakan kamera CCD yang dihubungkan ke komputer manggunakan koneksi firewire. Gambar 14. Citra tanaman tomat sebelum dibersihkan. Adapun pelaksanaan analisis data pertama adalah melalui prosedur antara lain sebagai berikut : 1. Data yang telah diambil dikelompokkan ke dalam folder berupa nomor tanaman dan disesuaikan dengan hari dan waktu pemotretan. 2. Data yang ada tadi dibersihkan latar belakangnya dari faktor lingkungan lain, sehingga yang terlihat hanyalah morfologi tanaman saja seperti yang terlihat pada gambar. Perangkat lunak yang digunakan untuk proses pembersihan gambar adalah Paint Shop Pro v.6 dimana hasil dari program ini dapat dilihat seperti pada Gambar Setelah data mentah tanaman dikelompokkan, dan dibersihkan, maka masuk ke program analisis tanaman dimana interfacing program dapat dilihat seperti pada Gambar 16. Gambar 15. Citra tanaman tomat setelah dibersihkan menggunakan Paint Pro Shop

46 Tampilan citra biner pada Gambar 15 dapat disempurnakan dengan menggunakan fasilitas Erosion, Dilation, Opening, Closing dan size Filtering yang terdapat pada menu Analisis Citra Biner. Morfology operation bertujuan memperbaiki bentuk objek dalam citra biner yang didapatkan melalui proses binerisasi. Erosion, Dilation, Opening, dan Closing digunakan untuk menghapus bagian objek yang berlebih dan menutup yang kurang dalam ukuran kecil, sedangkan size Filtering digunakan untuk menyaring noise yang relatif besar. Gambar 16. Citra tanaman tomat setelah dianalisis menggunakan program pengolah citra Setelah gambar yang didapatkan relatif baik secara morfologi tanaman tomat, maka baru dapat memasuki tahap analsis citra biner. Hasil analisis disimpan dalam format bitmap dan nilainya disimpan dalam bentuk teks. Citra digital disimpan di dalam hardisk komputer dalam format bitmap (.bmp) karena format ini memiliki kelebihan dimana setiap elemen penyusun warna dari suatu citra, disimpan secara lengkap atau tidak dikompres sebagaimana format dalam bentuk.jpeg tetapi format bitmap juga memiliki kekurangan dalam hal memakan kapasitas ruang penyimpanan hardisk yang relatif tinggi. D. Pengolahan Citra dan Data Hasil Analisis Citra Pengukuran luas dilakukan dengan cara citra yang sudah diambil diubah menjadi gambar biner dengan format gambar adalah bitmap (.bmp) dengan tujuan untuk membedakan objek sesungguhnya dengan latar belakang. Kemudian dapat dilihat pada Gambar 16 diatas setelah dilakukan binerisasi, maka yang timbul

47 adalah objek asli yang berwarna putih dan objek latar belakan berwarna hitam. Setelah objek sudah malalui proses binerisasi, selanjutnya dihitung luas area dari objek tersebut dengan memilih Analisis citra biner, dilanjutkan dengan memilih ukuran objek. Ukuran objek hasil analisis dari tanaman melalui software analisis tinggi tanaman belum dapat menunjukkan hasil yang baik karena nilai ukuran real dari tanaman belum dikalibrasi. Untuk itulah perlu dihitung faktor kalibrasi tanaman yang menentukan nilai real dari ukuran asli tanaman pada jarak pengambilan citra yang sudah ditetapkan. Faktor pengali kalibrasi jarak terdapat pada Tabel 7. Dari hasil pengukuran program pada Gambar 16, dapat diketahui bahwa area luas objek dimana warnanya adalah putih adalah sebesar piksel dengan ukuran tinggi 272 piksel dan lebar 315 piksel. Selanjutnya dengan cara yang sama dilakukan terus menerus terhadap gambar tanaman yang sudah dibersihkan kemudian hasil pengukuran disimpan dalam format text file (.txt) dan kemudian diinterprestasikan dalam bentuk grafik rata-rata pertumbuhan seperti pada Gambar 17 dan 18. Tabel 7. Faktor pengali untuk kalibrasi jarak tanaman. Jarak (cm) Area Tinggi Lebar Faktor Kalibrasi Tinggi dan Lebar Faktor Kalibrasi Area Setelah pengambilan data citra tanaman, maka selanjutnya adalah menghitung rata-rata pertumbuhan tanaman dimana rata-rata hasil kalibrasi dapat dilihat pada Tabel 8. Dapat terlihat bahwa data asli dari pengambilan citra tanaman harus dikali dengan faktor kalibrasi terlebih dahulu, karena jarak kamera saat pengambilan citra selalu berubah-ubah disesuaikan dengan pertumbuhan dari tanaman. Setelah dikalibrasikan, maka nilai rata-rata pertumbuhan tanaman tomat ini selanjutnya diinterprestasikan dalam bentuk grafik. Karena telah

48 dikalibrasikan, maka slope dari grafik menunjukkan nilai pertumbuhan yang positif. Tabel 8. Rata rata pertumbuhan tanaman (piksel) Hari Ke- Jumlah area Jumlah Tinggi Jumlah Lebar Rata-rata area Rata-rata Tinggi Rata-rata Lebar

49 Gambar 17. Rata- rata pertumbuhan tanaman tomat (n=27) Gambar 18. Pertumbuhan tinggi dan lebar tanaman tomat (n=27) Dari hasil kalibrasi jarak pada tabel 6, dimana nilai tinggi dan lebar citra dikali dengan faktor kalibrasi, sedangkan nilai area dikali dengan nilai kuadrat dari faktor kalibrasi, maka ditunjukkanlah gambar dengan bentuk slope grafik seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas. Dari hasil pengukuran real dari citra digital, didapat rata rata pertumbuhan tanaman tomat dimana dapat dilihat pada Tabel 7, pertumbuhan tanaman terjadi setiap hari, namun terjadi sedikit ketidakragaman tumbuh karena sifat genetik dan persaingan mendapatkan kebutuhan hidup selain air dan nutrisi. Dari hasil rata-rata per hari tanaman tomat,

50 dapat dilihat bahwa tanaman tomat dapat diukur tingkat pertumbuhannya melalui interperestasi citra digital. Hal ini membuktikan bahwa pada dasarnya analisis melalui citra digital akan berpotensi besar dalam mengupayakan dilaksanakannya teknologi pertanian presisi, karena pertumbuhan tanaman tidak lagi diukur berdasarkan pengamatan visual manusia yang subjektif, melainkan menggunakan teknologi komputansi yang objektif dan presisi. Dengan demikian dapat diketahui bahwa dengan menggunakan visualisasi tanaman secara digital yang diolah menggunakan program pengolah citra dapat diketahui bahwa pertumbuhan tanaman dapat diamati secara kontinyu. E. Merancang Sistem Monitoring Dalam menggunakan suatu kontrol untuk menggantikan posisi manusia sebagai basis pengambil keputusan, maka sistem monitoring tanaman pun harus dirancang sedemikian rupa sehingga keluaran dari program ini dapat berupa nilai keputusan yang objektif yang memiliki kesamaan fungsi jika manusia terlibat didalamnya. Untuk merancang suatu sistem monitoring, diperlukan pra pengamatan untuk melihat gejala tanaman dan respon tanaman pada kondisi yang diinginkan, dalam hal ini gejala kelayuan tanaman dan responnya apabila diberi nutrisi. Berdasarkan hasil analisis mengenai gejala tersebut, maka diterjemahkan dalam bentuk citra digital sebagai interprestasi dari indera penglihatan manusia serta dikombinasikan dengan program monitoring sebagai pusat olah data citra tersebut, yang menginterprestasikan otak manusia sebagai pembuat keputusan, lalu dihubungkan ke sebuah pompa untuk mengalirkan nutrisi sebagai interprestasi dari motorik manusia. Dari hasil program diketahui bahwa gejala kelayuan tanaman harus memenuhi dua kondisi utama, yang pertama lebar titiktitik di ujung tanaman yang semakin berkurang, kemudian persentase kelayuan minimal sebesar 2%. Hal ini akan membuat program memberikan keluaran berupa aktifnya pompa irigasi untuk mengalirkan nutrisi tanaman. Setelah program selesai dibangun, selanjutnya adalah persoalan mengenai infrastruktur pendukung kerja dari sistem monitoring tersebut. Hal ini harus dirancang agar hasil keluaran program dapat dipantau oleh manusia sehingga apabila terjadi kesalahan dapat diperbaiki seperti pada versi beta pada software

51 keluaran produsen perangkat lunak. Nantinya dari basis rancangan awal ini program akan terus ditingkatkan performansinya sehingga fungsinya diharapkan akan semakin bertambah seiring dengan ketelitian dalam monitoring tanaman. Untuk versi saat ini, keluaran program berupa hidup matinya pompa dalam selang waktu tertentu sedemikian sehingga sistem monitoring menjalankan aplikasi irigasi agar masing-masing tanaman mendapatkan jumlah nutrisi yang sama. Contohnya seperti yang terlihat pada Gambar 19 yang menggunakan tanaman berusia 3 minggu, dimana kebutuhan air adalah sebesar 50 ml tiap tanaman. Gambar 19. Pengamatan tanaman kontrol secara real time Setelah mendapat informasi itu, maka pompa yang dalam hal ini adalah pompa akuarium dikalibrasikan agar mendapat waktu penyalaan pompa sehingga mendapatkan volume nutrisi sesuai dengan kebutuhan tanaman. Apabila untuk mendapatkan jumlah tertentu volume nutrisi diperlukan sebesar satu satuan waktu, maka nilai tersebut dimasukkan ke dalam program dimana ketika nantinya pompa aktif, maka aktifasi pompa tersebut adalah sepanjang satu satuan waktu yang sudah didefinisikan dalam program yang disusun. Diharapkan nantinya tiap tanaman mendapat jatah nutrisi yang sama dan presisi. Sebagai kontrol untuk membuat keputusan, digunakan sebuah tanaman yang mewakili suatu populasi dan diamati langsung oleh interprestasi indera penglihatan yaitu kamera CCD, agar koneksi dan transfer data relatif cepat, koneksi melalui firewire adalah pilihan yang cukup sesuai. Selanjutnya kondisi saat dilakukan monitoring adalah dalam kondisi terang sebagai pencahayaan untuk menerangi objek, kemudian dilakukan pada pagi sampai sore hari agar terlihat berbagai bentuk respon

52 tanaman terhadap perubahan kadar air dalam media yang dipengaruhi oleh banyak hal, salah satunya adalah tingkat evaporasi tanaman tomat, yang berkisar secara equivalen untuk memenuhi nutrisi sebesar cm 3 /tanaman/hari. Jadi dapat disimpulkan bahwa program ini disusun antara lain untuk memenuhi kebutuhan air dan nutrisi tanaman tomat sehingga dari rancangan awal ini diharapkan dapat mengontrol kebutuhan air dan nutrisi secara tepat dan presisi F. Monitoring Secara Real Time Pada pelaksanaan monitoring secara real time digunakan tanaman dengan umur tiga minggu yang diamati didepan monitor CCD dan dilatarbelakangi menggunakan layar berwarna merah untuk menghilangkan visualisasi lingkungan selain objek yang diamati. Pengamatan dilakukan pada pagi sampai sore hari dimana secara umum, program bekerja dengan ketentuan, apabila kelayuan tanaman melebihi 2 % serta lebar ekstrim juga berkurang, maka sistem akan menjalankan pompa untuk mengembalikan tanaman dalam kondisi segar kembali. Display dari tanaman tomat terlihat pada layar monitor untuk diamati secara manual oleh operator. Display monitor dapat dilihat pada Gambar 20. Dari hasil pengamatan, gambar disimpan tiap 15 menit dalam format bitmap. Gambar 20. Display program real time monitoring di layar monitor Dari gambar inilah diketahui berapa besar kelayuan apabila dibandingkan dengan keadaan sebelumnya. Contoh dari hasil analisis secara real time dapat dilihat pada Tabel 9. Pada monitoring secara real time ini, tiap tanaman dalam suatu kelompok, akan direpresentasikan kebutuhan air dan nutrisinya oleh sebuah contoh tanaman yang diamati didepan kamera CCD.

53 Perubahan posisi pompa dari OFF ke ON adalah berdasarkan perubahan titik ekstrim dari tanaman, dimana apabila kelayuan tanaman mencapai 2% serta lebar dari tanaman juga berkurang atau lebih kecil dari data sebelumnya, maka posisi pompa pada saat itu adalah ON selama empat detik yang didasarkan atas waktu yang dibutuhkan pompa untuk mengisi tangki nutrisi sebanyak 500 ml yang digunakan oleh 10 tanaman. Hasil pengamatan pada posisi kelayuan tanaman tersebut dapat terlihat seperti pada Gambar 21 dan 22 dibawah ini. Dengan demikian, kondisi dan segala ketentuan dalam pelaksanaan sistem fertigasi berjalan baik, karena dua kondisi yang harus sama-sama tercapai dalam pemenuhan nutrisi secara otomatis dapat tercapai. Tabel 9. Contoh hasil rekaman data real time monitoring Waktu Area Tinggi Lebar Kelayuan Pompa1 7/23/2009 8:48:17 AM % OFF 7/23/2009 9:02:57 AM % OFF 7/23/2009 9:17:58 AM % OFF 7/23/2009 9:32:58 AM % OFF 7/23/2009 9:47:58 AM % OFF 7/23/ :02:58 AM % OFF 7/23/ :17:57 AM % OFF 7/23/ :32:58 AM % OFF 7/23/ :47:57 AM % OFF 7/23/ :02:57 AM % OFF 7/23/ :17:57 AM % OFF 7/23/ :32:58 AM % OFF 7/23/ :48:01 AM % OFF 7/23/ :03:02 PM % OFF 7/23/ :17:57 PM % OFF 7/23/ :33:12 PM % OFF 7/23/ :47:58 PM % OFF 7/23/2009 1:02:57 PM % OFF 7/23/2009 1:17:58 PM % OFF 7/23/2009 1:32:57 PM % OFF 7/23/2009 1:47:58 PM % OFF 7/23/2009 2:02:57 PM % OFF 7/23/2009 2:17:57 PM % OFF 7/23/2009 2:32:58 PM % ON 7/23/2009 2:47:15 PM % OFF

54 Gambar 21. Citra dan kondisi tanaman saat pompa OFF Gambar 22. Citra dan kondisi tanaman saat pompa ON Monitoring tanaman ini dilakukan selama 8 jam dari pukul delapan pagi sampai jam tiga sore, selama pengamatan, citra tanaman diambil setiap 5 menit dan dianalisis dengan program pengolah citra, kondisi-kondisi yang membuat pompa merespon kebutuhan nutrisi tanaman dengan parameter yang telah ditentukan dan terjadi secara bersamaan, yaitu penurunan lebar ekstrim serta nilai kelayuan tanaman sebesar 2%. pompa dalam kondisi ON. Apabila salah satu kondisi tidak terpenuhi, maka pompa tidak berjalan, sebab dapat saja terjadi hembusan angin saat citra diambil yang mempengaruhi hasil keluaran program. Dengan demikian halangan utama saat melakukan analisis kebutuhan nutrisi tanaman menggunakan citra digital ini adalah faktor lingkungan seperti hembusan angin tadi. Dari pengamatan yang dilakukan, kondisi naungan juga berpengaruh, sebab apabila monitoring dilakukan di ruang yang terlindung, maka tanaman juga sulit untuk layu, karena kadar penguapan